Horno de Fusión de Frecuencia Media para Fundición

Palabras clave principales:Horno de frecuencia media, Horno de fusión por inducción, Fusión de fundición, Equipos de fusión de metales

I. ¿Qué es un horno de fusión de frecuencia media?

Un horno de fusión de frecuencia media es un equipo que utiliza el principio de inducción electromagnética para la fusión de metales. Convierte la corriente alterna trifásica (50 Hz) en corriente alterna monofásica de frecuencia media (típicamente 150-10,000 Hz) a través de una fuente de alimentación de frecuencia media, que luego se entrega a la bobina de inducción (cuerpo del horno). Esto induce potentes corrientes de Foucault dentro de la carga de metal, utilizando la propia resistencia eléctrica del metal para lograr el calentamiento y la fusión.

Principio básico de funcionamiento:

1. Conversión de energía: El sistema de fuente de alimentación de frecuencia media rectifica e invierte la energía de la red en la corriente alterna de frecuencia media requerida.

2. Generación de campo magnético alterno: La corriente de frecuencia media pasa a través de una bobina de inducción de tubo de cobre refrigerada por agua, generando un campo magnético fuerte y de cambio rápido.

3. Calentamiento mediante corrientes de Foucault: Este campo magnético penetra en la carga de metal (debe ser un conductor) dentro del crisol del horno, induciendo corrientes de Foucault masivas en su interior.

4. Fusión de metales: Debido a la resistencia eléctrica del material metálico, las corrientes de Foucault generan un intenso calor Joule, lo que hace que el propio material metálico se caliente rápidamente hasta que se derrite.

5. Agitación electromagnética: El campo magnético alterno también ejerce una poderosa fuerza electromagnética sobre el metal fundido, lo que hace que se agite de forma natural dentro del horno, lo que resulta en una composición y temperatura más uniformes.

II. Ventajas prominentes de los hornos de fusión de frecuencia media

En comparación con los hornos de cubilote tradicionales o los hornos de fusión de frecuencia de red, los hornos de frecuencia media ofrecen ventajas abrumadoras:

Resumen de las ventajas principales:

1. Alta eficiencia y ahorro de energía: Alta eficiencia térmica, velocidad de fusión rápida, bajo consumo específico de energía.

2. Excelente calidad de fusión: Bajo quemado de elementos (especialmente beneficioso para el control de C, Si), composición uniforme, bajo contenido de gas e inclusiones.

3. Flexibilidad operativa: El cuerpo del horno se puede inclinar para el colado y la eliminación de escoria; se puede iniciar o detener en cualquier momento, muy adecuado para programas de producción de múltiples variedades y lotes pequeños.

4. Respetuoso con el medio ambiente: Casi no hay emisiones de humo, polvo o gases nocivos, lo que mejora significativamente el entorno de trabajo, cumple con las regulaciones ambientales.

5. Alto grado de automatización: Se puede integrar con sistemas de carga, medición de temperatura y vertido para lograr una producción totalmente o semi-automatizada.

III. Componentes principales

Un sistema completo de horno de fusión de frecuencia media generalmente incluye:

1. Gabinete de fuente de alimentación de frecuencia media: El núcleo, realiza el proceso de conversión CA-CC-CA, proporciona energía al cuerpo del horno.

2. Banco de condensadores de compensación: Proporciona compensación de potencia reactiva, mejora el factor de potencia y la eficiencia del sistema.

3. Cuerpo del horno (bobina de inducción y revestimiento):

   • Bobina de inducción: Enrollada a partir de tubos de cobre huecos rectangulares, refrigerados por agua.

   • Revestimiento del horno: Ubicado dentro de la bobina, apisonado con material refractario, sirve como contenedor de fusión. Su calidad y vida útil son cruciales.

4. Sistema de refrigeración por agua: Proporciona refrigeración para la fuente de alimentación, la bobina, los condensadores, etc.; el salvavidas para el funcionamiento seguro del equipo.

5. Sistema de inclinación del horno: Mecanismo hidráulico o eléctrico para inclinar el cuerpo del horno para colar metal fundido.

6. Sistema de carga automático (opcional): Permite la adición automática de la carga del horno.

IV. Principales áreas de aplicación

Los hornos de fusión de frecuencia media se utilizan ampliamente en la industria de la fundición para la fusión de:

• Hierro fundido: Hierro gris, hierro dúctil, hierro fundido aleado, etc.

• Acero fundido: Acero al carbono, acero aleado, acero inoxidable, etc.

• Metales no ferrosos: Cobre, aluminio, zinc, plomo y sus aleaciones, etc.

Cubren casi todas las áreas de fundición que requieren metal fundido, como piezas de automóviles, maquinaria de ingeniería, bombas y válvulas, accesorios de tuberías, herramientas de hardware, etc.

V. Consideraciones técnicas clave y problemas comunes

1. Material y apisonamiento del revestimiento del horno:

   • Selección de materiales: Elegido en función del metal que se está fundiendo. Por ejemplo, a base de magnesia o a base de sílice materiales vibrables en seco para hierro/acero; crisoles de grafito o revestimientos a base de sílice para cobre; refractarios de alúmina-silicato para aluminio.

   • Vida útil y seguridad: El revestimiento del horno es un consumible y requiere mantenimiento y reemplazo regulares. Las grietas o el adelgazamiento excesivo del revestimiento pueden provocar un accidente de ruptura (el metal fundido penetra en el revestimiento, dañando la bobina), lo cual es muy peligroso.

2. Carga de inicio ("Arranque en frío"):

   • Un horno de frecuencia media no puede arrancar vacío; se debe cargar una cierta cantidad de carga de metal (preferiblemente piezas voluminosas) para formar un circuito cerrado para las corrientes de Foucault. A menudo, se utiliza un "bloque de arranque" que queda de la fusión anterior.

3. Selección de potencia y frecuencia:

   • Potencia: Determina la velocidad de fusión. Seleccionado en función del ciclo de producción y la capacidad del horno.

   • Frecuencia: Afecta la eficiencia de calentamiento y la profundidad de penetración. El principio básico es: para fundir capacidades más pequeñas de alta resistividad metales (por ejemplo, acero, aluminio), una frecuencia más alta es preferible; para fundir capacidades más grandes de baja resistividad metales (por ejemplo, cobre, hierro), una frecuencia más baja es preferible.

VI. Preguntas frecuentes (FAQ)

P1: ¿Qué es una "ruptura" en un horno de frecuencia media? ¿Cómo prevenirlo? A1: Una "ruptura" es un incidente de seguridad importante en el que el metal fundido se filtra debido a un revestimiento del horno comprometido, destruyendo la bobina de inducción. Medidas preventivas:

• Utilice materiales refractarios de alta calidad y asegúrese de un apisonamiento y sinterización profesionales y estandarizados del revestimiento.

• Inspeccione cuidadosamente el revestimiento en busca de desgaste y mida su grosor antes de cada fusión.

• Evite que la carga impacte el revestimiento; permita que la escoria se acumule en las paredes del horno para protección.

• Establezca procedimientos estrictos para el uso y reemplazo del revestimiento.

P2: ¿El horno de frecuencia media tiene un gran impacto en la red eléctrica? A2: El impacto puede ser significativo. Debido a su alta potencia, el arranque y el funcionamiento pueden generar armónicos e impacto de potencia reactiva, lo que podría afectar la calidad de la red. Las fuentes de alimentación de frecuencia media modernas a menudo utilizan tecnologías como rectificación de 12 pulsos y agregan filtros armónicos / dispositivos de compensación de potencia reactiva (SVC/SVG) para mitigar eficazmente este problema.

P3: ¿La radiación electromagnética de los hornos de frecuencia media es perjudicial para los humanos? A3: Cuando el equipo cumple con los requisitos, está correctamente instalado y se mantienen distancias de funcionamiento seguras, la intensidad del campo magnético suele estar por debajo de los límites de exposición pública establecidos por las directrices internacionales (por ejemplo, ICNIRP), lo que lo hace seguro para los humanos. Sin embargo, se recomienda que los operadores eviten permanecer de pie inmediatamente al lado del cuerpo del horno y la fuente de alimentación durante períodos prolongados.

Conclusión

El horno de fusión de frecuencia media para fundición, con sus características de alta eficiencia, calidad superior, flexibilidad y respeto al medio ambiente, se ha convertido en un "corazón" indispensable de la industria moderna de la fundición. Ha promovido en gran medida el progreso tecnológico y la mejora industrial del sector de la fundición. Para cualquier empresa que planee construir nuevas instalaciones de fundición o actualizar las existentes, seleccionar y utilizar eficazmente los hornos de fusión de frecuencia media es un paso clave para mejorar la competitividad central.